CC BY
79
ИЗВЕСТИЯ
ПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ № 25 2011
IZVESTIA
PENZENSKOGO GOSUDARSTVENNOGO PEDAGOGICHESKOGO UNIVERSITETA imeni V. G. BELINSKOGO NATURAL SCIENCES № 25 2011
УДК 631.468
ВНУТРИВИДОВАЯ ДИСПЕРСИЯ И ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА (15N/14N, 13С/12С) ТКАНЕЙ ДИПЛОПОД (MYRIAPODA, DIPLOPODA)1
© И. И. СЕМЕНЮК, А. В. ТИУНОВ Институт проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН, лаборатория почвенной зоологии и общей энтомологии e-mail: [email protected]
Семенюк И. И., Тиунов А. В. - Внутривидовая дисперсия и возрастные изменения изотопного состава (15N/14N, 13С/12С) тканей диплопод (Myriapoda, Diplopoda) // Известия ПГПУ им. В.Г. Белинского. 2011. № 25. С. 432-440. - Степень и причины индивидуальной вариабельности изотопного состава тканей почвенных сапрофа-гов до настоящего времени совершенно не исследованы. Эта информация необходима для корректного применения изотопного анализа при исследовании структуры трофических сетей в почве. На примере двупарноногих многоножек в полевых условиях впервые показано, что изотопный состав тканей (S13C и S15N) может изменяться с возрастом животных. У двух исследованных видов диплопод (Leptoiulus proximus и Polydesmus denticulatus) содержание 15N в тканях увеличивалось с возрастом на 1-3%о. Это увеличение было слабо связано с сезонностью, и сопровождалось изменениями содержания общего азота и углерода в теле животных. Причины возрастных изменений S15N пока мало понятны; они могут быть вызваны сменой пищевых объектов, голоданием или подготовкой к размножению. Физиологический возраст крупных и долгоживущих почвенных беспозвоночных должен приниматься во внимание при оценке характерного для вида изотопного состава тканей.
Ключевые слова: Diplopoda, стабильные изотопы, внутривидовая дисперсия, возраст, трофическая ниша, 513C, 515N.
Semenyuk I. I., Tiunov A. V. - Intra-specific variation and age-related changes in the isotopic composition (15N/14N, 13С/12С) of millipedes (Myriapoda, Diplopoda) // Izv. Penz. gos. pedagog. univ. im.i V.G. Belinskogo. 2011. № 25. P. 432-440. - Intra-specific variation in the isotopic composition of soil animals is clearly understudied though this information is important for the interpretation of isotopic data in soil ecology. We used field-collected animals to demonstrate that S15N in two millipede species (Leptoiulus proximus and Polydesmus denticulatus) increases with age (number of moults) by 1-3%. This increase was only weakly related to seasonality, and was associated with changes in total C and N content in the body. Reasons for the age-related changes in S15N are not clear; they might include changes in the diet, starvation or preparations for reproduction. Physiological age of large and long-living soil invertebrates should be taken into account in estimations of the species-specific isotopic signature.
Keywords: Diplopoda, stable isotopes, intra-specific variation; age; trophic niche, 513C, 515N.
В последние годы изотопный анализ стал одним из главных инструментов почвенно-экологических исследований [27]. «Изотопный метод» основан на феномене естественного фракционирования (изменения соотношения) тяжелых и легких стабильных изотопов ключевых биогенных элементов (в основном 15П/14П и 13С/12С) в целом ряде физиологических и экологических процессов. В частности, наблюдается закономерное увеличение содержания тяжелого азота (15П) в тканях консументов по сравнению с потребляемыми
ими ресурсами [13, 24]. Изотопный анализ позволяет определить позицию животных в трофических цепях и круг их возможных пищевых объектов в естественных условиях.
Особое значение изотопный метод приобрел в изучении трофических взаимоотношений в почвенных сообществах, поскольку традиционные методы их исследования чрезвычайно трудоемки и часто неэффективны. Исследование структуры трофических сетей в почве с помощью изотопного анализа позволя-
1Материалы,представленныена ВторойВсероссийской с международным участием полевойшколепо почвеннойзооло-гии и экологии для молодых ученых (Пенза, 12-16 сентября 2011 г.), проведенной при финансовой поддержке РФФИ (грант № 11-04-06824-моб_г), гранта Президента РФ (проект МД-4662.2010.04) и Пензенского государственного педагогического университета им. В.Г. Белинского.
ет получить объективную информацию о трофической позиции отдельных видов, но интерпретация «изотопной подписи» животных требует большой осторожности [27]. Одним из ключевых факторов является соотношение «сигнала» (среднего или характерного для определенного вида в определенном биоценозе изотопного состава тканей) и «шума» (внутривидовой дисперсии изотопного состава). Проведенные в последние годы исследования сообществ почвенных са-профагов в разных климатических зонах [2, 15, 16, 21] показали наличие значительной внутривидовой дисперсии изотопной подписи у многих видов почвенных беспозвоночных. Так, внашемисследованиидиплопод муссонного тропического леса диапазон внутривидовой дисперсии изотопного состава углерода (S13C) и азота (S15N) достигал 2.0-2.5%о [Semenyuk, Tiunov, in prep.]. Это весьма существенная величина, поскольку разница S15N в 2.5-3.5%о в среднем соответствует одному трофическому уровню [13, 18, 24]. Причины, определяющие степень внутривидовой изменчивости изотопногосоставатканейбеспозвоночных,досихпор не вполне понятны. отчасти дисперсия может быть связана с разницей в изотопном составе разных тканей животных [1, 25]. В частности, изотопный состав углерода ( S13C) в существенной степени зависит от присутствия в тканях животных липидов и неорганических соединений углерода [19, 26]. Однако внутривидовая изменчивость проявляется, даже если для изотопного анализа используется одинаковая у всех животных выборки ткань или часть тела [Семенюк, неопубл.]. Кроме того, на примере коллембол была выявлена отрицательная корреляция между S15N и соотношением C/N в теле животных. Эта корреляция, вероятно, связана с накоплением 15N при голодании [22].
Причинами индивидуальной вариабельности изотопногосоставапочвенныхбеспозвоночныхможет быть абсолютный или физиологический возраст животного, стадия личиночного цикла, степень развития гонад и прочие факторы, однако этот вопрос в настоящее время совершенно не исследован. Кроме того, в экосистемах умеренного климата изотопная подпись почвенных животных может изменяться в связи с сезонным изменением спектра объектов питания (или изменением изотопного состава этих объектов). в литературе имеются отрывочные указания на подобные изменения [7, 9, 17], но специальных исследований в этом направлении пока не проводилось. Целью данной работы было выявление степени сезонных и возрастных изменений изотопного состава (15N/14N и 13C/12C) тканей крупных почвенных сапрофагов. Объектами исследования послужили два вида широко распространенных двупарноногих многоножек (Diplopoda): Leptoiulus proximus (сем. Julidae) и Polydesmus denticulatus (сем. Polydesmidae).
Диплоподы обитают преимущественно в лесной подстилке и верхних слоях почвы, и играют значительную роль в первичной переработке растительного опа-да. Для диплопод характерен анаморфоз - постэмбри-ональное развитие, сопровождаемое периодическими линьками, в ходе которых происходит увеличение количества сегментов тела с конечностями. Линьки мар-
кируют переход животного с одной стадии развития на следующую. Именно стадиальный, а не абсолютный, возраст является общепринятой сравнительной характеристикой «возраста» животного, поскольку физиологические изменения, например, достижение половой зрелости, соотносятся именно с количеством пройденных линек [5].
При оценке стадиального возраста животных семейства Polydesmidae используют количество сегментов, поскольку оно конечно и фиксировано у каждого вида. На первой стадии, сразу после выхода из яйца, животное имеет 7 сегментов (включая тельсон), при последующих линьках количество сегментов увеличивается до 9, 12, 15, 17, 18, 19, 20 (рис. 1). На восьмой стадии наступает половозрелость, и линьки прекращаются, соответственно прекращается и добавление сегментов. После размножения животные умирают.
В семействе Julidae число сегментов, добавляемое при каждой линьке, нефиксировано и поэтому не может служить надежным возрастным критерием. Кроме того, добавление сегментов происходит и после достижения половозрелости. Надежным критерием возраста у юлид служит количество рядов простых глазков в глазном поле. Животные на первой стадии -сразу после выхода из яйца - не имеют глазков, на второй стадии имеют один глазок, на третьей - три, на четвертой - шесть и т.д. При линьке добавляется один ряд глазков с передне-верхней стороны (рис. 2).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Материал был собран в мае - октябре 2010 г. в окрестностях биостанции ИПЭЭ РАН Малинки (Московская обл., 55°46' с.ш., 37°18' в.д.). Для этой территории характерны хвойные и смешанные леса на дерново-подзолистых почвах.Дляисследования были выбраны две площадки площадью около 2500 м2 каждая в разных фитоценозах, расстояние между площадками около 1.5 км. Было использовано два модельных вида диплопод - Leptoiulus proximus (Nemec, 1896) и Polydesmus denticulatus (C. Koch, 1847).
Площадка «Дубрава» располагалась в молодом широколиственном лесу, образованном дубом череш-чатым Querqus robur с примесью ели обыкновенной Picea abies и березы белой Betula alba. Подлесок довольно густой, с преобладанием липы мелколистной Tilia cordata. Опад состоит в основном из листьев дуба и еловой хвои, его толщина достигает четырех сантиметров. На площадке довольно многовалежника, в том числе мощных стволов, покрытых мхом, которые в сухой период могут служить прибежищем подстилочных животных. Площадка располагается в низине, и почва сохраняет влажность гораздо дольше в течение лета, чем окружающие территории.
Площадка «Смешанная» была заложена в смешанном лесу, доминирующие породы первого яруса -дуб черешчатый, ель обыкновенная, осина Populus tremula. слой опада, состоящий в основном из листьев дуба и осины, достигает шесть см. Довольно много валежника. Площадка располагается на ровном участке рельефа, и к середине лета подстилка и верхние слои почвы на ней пересыхают.
'([S] ou) Аяяниі; снсннИэюои вє иічннаї/авдой 'аояєвш tínd Hsiretíiqa woisah 'aotínd віаюйои unhHHdu - mmogede 'иийвіз siqHiDBdeoa ічнаивнеодо HWBdcfiHh иіліиюіліі/у
■SnUltXOjd'7 SLTOU SOH£BL/J z '^d
X
•([S] ou) bl/si aoiHswjsD BdswoH - Hwn>ogBdB 'mtíeid siqHiDBdeoa NHShswio HWBdcfiHh nwn>iDwnd 'snioinDijuap y sninaeBd аонииИвізоу • [ oi/y
WWWWWWWWWWWWWWV V V
DE fil fil ¿i 91 її H El ÏI и 01 í fl і ? ї i- t L і
WWWWWWWWWWWWW V V V
i'll H! i\ 14 И V\ ÊT t\ Il 0¡ í Й ь £ t Є t I
WWWWWWWWWWWW V V V
^□□□□□□□□ПППППППЦла “
fil ¿I ÍI Cl W El П II 01 fi fl і 9 С P E Z I
WWWWWWWWWW V V V
^□□ппппппппппппгіла *
¿I ІІ il W El її ТІ 01 fi fl і 9 í V t Z I
WWWWWWWV V V
її m Cl n II 01 fi 9 L 9 Г * E Z I
WWWW V V V
111
Il II 01 Ь Я L 9 ï fr £ E I
V W V V V
fl f: L 9 S fr £ г I
V V V
Ci^ïÜ í Í b t! E(i=4pjt L l
1Ш 9Z •
Пробы брали регулярно с периодичностью раз в две недели, начиная с 1 мая. На каждой площадке из подстилки и из-под мохового слоя на валежнике отбирали животных двух модельных видов на разных воз-растныхстадиях.Крометого,накаждомэтапебылисо-браны смешанные пробы подстилки и пробы разлагающейся древесинывалежника. У всех животныхопре-деляли возраст, подсчитывая количество сегментов у P. denticulatus и число рядов глазков в глазном поле у L.proximus. После этого животных и растительные материалы подвергали сушке при температуре 60-80°С. Всего было собрано и проанализировано 86 экз. P. den -ticulatus (44 и 42 на площадках Дубрава и Смешанная) и 68 экз. L. proximus (30 и 38, соответственно).
Проба для изотопного анализа включала в себя, как правило, голову животного или, для мелких экземпляров, переднюю часть тела, в отдельных случаях целое животное. Растительный материал был предварительно гомогенизирован. Масса одной пробы для изотопного анализа составила 500-800 мкг животного материала и 1200-1500 мкг растительного.
Изотопный состав (соотношение 15N/14N и 13C/12С ) собранных материалов был определен на изотопном масс-спектрометре Finnigan Delta V Plus, соединенном с элементным анализатором Flash ЕА 1112. Оборудование находится в Центре коллективного пользования на базе ИПЭЭ РАН. Изотопный состав выражали в тысячных долях отклонения от международного стандарта (5, %о):
5 = [(R б - R )/R ] ' 1000,
проба стандарт7' стандарт-* 7
где R - молярное соотношение изотопов (13C/12C или 15N/14N) в анализируемой пробе и в стандарте (VPDB для углерода, атмосферный N2 для азота). Масс-спектрометр был откалиброван по материалам, предоставленным МАГАТЭ (USGS40, USGS41); рабочим стандартом служил ацетанилид. Аналитическая ошибка измерения 513C и 515N составляла не более ±0.15%о.
В нашихпредыдущихисследованиях [Semenyuk, Tiunov, in preparation] были выявлены существенные отличия изотопного состава различных частей тела и тканей многоножек. Поэтому в данной работе были использованыранеевыведенныеформулыкоррекции, нивелирующие эти различия:
Д513С = 0.12 * %С - 0.22 * %N - 0.58 * C/N - 0.11 A515N = -0.17 * %C + 0.64 * %N + 1.06 * C/N - 3.37,
где Д - это поправочный коэффициент, приводящий изотопный состав ткани к изотопному составу мышц (5 , + Д = 5 ), %С и %N - процентное содержание
v пробы мышц7 7 г г-' г
углерода и азота в материале пробы (общее содержание углерода и азота определялось параллельно с изотопным анализом), C/N - соотношение предыдущих величин. Статистическая обработка материала производилась в пакете STATISTICA 6.0 с помощью дисперсионного и регрессионного анализов. За уровень достоверности принята вероятность (p) < 0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Исследованные площадки не различались по изотопному составу углерода (513С) тканей диплопод (p = 0.82), но достоверно отличались по изотопному составу азота (величина 515N в тканях диплопод была в среднем на 0.47%о выше на площадке Смешанная, чем на площадке Дубрава, p = 0.0004). Однако характер сезонных изменений изотопного состава тканей диплопод был очень схож на двух площадках, а разница между площадками была существенно меньше, чем степень внутривидовой изменчивости 515N (см. ниже). Поэтому мы сочли возможным при дальнейшем анализе объединить данные с двух площадок без дополнительной коррекции.
Изотопный состав опада мало отличался в пробах, отобранных в разные сроки, и составил в среднем -30.0%o±0.2[SE] 513С и -0.7±0.1%о 515N. Ткани многоножек были обогащены 15N и особенно 13С по сравнению с растительным опадом (в среднем на 1.5 и 4.2%о соответственно, рис. 3). Два исследованных вида диплопод достоверно различались по изотопному составу углерода и азота (p < 0.0001). Ткани P. denticulatus были в среднем обогащены 13С и 15N по сравнению с L. proximus (на 0.5 и 1.7%о, соответственно). Общий (за весь цикл учетов) диапазон внутривидовой дисперсии величин 513С и 515N был весьма велик у P. denticulatus (4.7 и 5.5%о, соответственно) и существенно ниже у L. proximus (2.6 и 2.7%о).
Встречаемость разных возрастных стадий P. denticulatus достоверно изменялась в течение сезона (n = 86, р = 0.004); к концу лета количество молодых (до 6-ой стадии) особей значительно упало (рис. 4).
Изотопный состав углерода тканей P. denticulatus не зависел от возраста животных (рис. 5а). Напротив, изотопный состав азота достоверно зависел от возрастной стадии (р < 0.0001, рис. 5б). Кроме того, было отмечено слабое, но достоверное, снижение с возрастом общего содержания С в тканях (R2 = 0.154; p<0.0001) и, соответственно, уменьшение величины С/N (R2 = 0.18; р = 0.002).
В отличие от P. denticulatus, все возрастные стадии L. proximus встречались относительно равномерно вне зависимости от календарного времени (n = 68, р = 0.76; рис. 6). Изотопный состав как углерода, так и азота тканей L. proximus достоверно изменялся с возрастом животных (р < 0.05, рис. 7).
Как и у P. denticulatus, с возрастом у L. proximus изменялось соотношение С/N (р < 0.0001; рис. 8), преимущественно за счет увеличения относительного содержания в тканях азота (R2 = 0.215; p<0.0001, данные не показаны).
ОБСУЖДЕНИЕ
Полученные данные об изотопном составе тканей диплопод согласуются с литературными сведениями и нашими предыдущими работами - диплоподы демонстрируют относительно слабое обогащение 15N по сравнению с растительным опадом [15, 16, 20, 26].
Кроме того, диплоподы заметно обогащены тяжелым углеродом (примерно на 4%о). Обогащение тканей 13С характерно и для других почвенных сапрофагов, оно неоднократно отмечалось в литературе, но его причины остаются не вполне понятными [15, 17, 23]. Можно предполагать,чтоосновнымэнергетическимресурсом
диплопод и других первичных сапрофагов служат обогащенные 13С компоненты растительных тканей и/или осваивающие их сапротрофные микроорганизмы [16]. Мицелий и спорокарпы сапротрофных грибов, как правило, обогащены 13С относительно растительного опада на 2-5%о [6].
Рис. 3. Изотопный состав тканей двух видов диплопод и их предполагаемых пищевых субстратов на обеих площадках, показаны данные за весь цикл учетов. На врезке показаны условные обозначения и средние величины б13С и б1^ (± стандартное отклонение); на основном графике каждая точка соответствует одному животному или одной пробе растительных остатков.
Рис. 4. Встречаемость разных возрастных стадий P. denticulatus в зависимости от срока проведения учета.
P. denticulatus оказался обогащен как 13С (на 0.5%о) так и 15N (на 1.7%о) по сравнению с L. proximus, что вполне соответствует данным, полученным для этих же видов в заповеднике Калужские Засеки -там разница между видами составила 0.7%о S13C и 1.2%о S15N [26]. Это свидетельствует о неслучайности
и устойчивости даже довольно слабых межвидовых различий изотопного состава диплопод.
Отсутствиезависимостимежду встречаемостью различных возрастных стадий L. proximus и временем учета предполагает, что этот вид размножается в течение всего теплого сезона. У P. denticulatus, видимо, раз-
множение идет с начала июня до начала октября, однако основная масса молоди появляется в начале репродуктивного сезона, а ближе к осени наступает вторая волна размножения [3]. При этом в популяции часть животных развивается по одногодичному циклу, размножаясь следующим после появления особи летом, в то время как развитие особей другой части популяции занимает два года, размножение приходится на третье после появления особи лето. Многоножки с двухгодичным циклом внешне отличаются уменьшенными размерами [3]. Так как физиология этих двух групп особей, по всей видимости, различается - двухгодич-ныхживотныхможнорассматриватькак«отстающих» или «замедленных», мы попытались обнаружить разницу в изотопных подписях одногодичных и двухгодичных животных, однако достоверных отличий не наблюдалось (р > 0.05, данные не показаны). Поэтому всех Р. denticulatus в дальнейших анализах рассматривали единой группой.
-23 и
-24 -
£ -25 -
-?5 -
ю
-27 -
-
у = -0,04х- 25,23
Ri2 = а,007 * •
* • ■ • * в
_ * • ■ 1 ;
■ 1
• ■ * і
2 3 4 5 6 7
Возрастная стадия
Возрастная стадия
Рис. 5. Зависимость б13С (А) и б1^ (б) от возрастной стадии Р. denticulatus.
В тканях L. ргохтж и особенно Р. denticulatus обнаружилось достоверное увеличение содержания 15П с возрастом - разница между средней величиной 515П молодых ивзрослых особей составила около 3%о у Р. denticulatus и около 1%о у L. ргохтж. Исследования других видов животных (тараканов, прямокрылых, пресноводного планктона, морских моллюсков) не выявили аналогичных изменений изотопного состава тканей беспозвоночных с возрастом [11, 12, 14, 25]. На данный момент мы не можем дать полного объяснения
причинам и механизмам этого явления, однако можно сделатьряд предположений.Изотопныйсостав тканей животных отражает изотопный состав их пищи [4, 27]. Следовательно, можно предполагать, что многоножки с возрастом меняют диету и переходят на более богатые тяжелым азотом пищевые субстраты. В детритном блоке лесных экосистем к таким субстратам можно отнести гумусированное органическое вещество почвы, мицелий и плодовые тела микоризных грибов, животные ткани [27]. Эта гипотеза нуждается в дальнейшей экспериментальной проверке. Также возможно, что причиной увеличения 515N с возрастом могут быть физиологические изменения, связанные с половым созреванием и подготовкой к размножению, однако у других видов диплопод нами не был отмечен повышенный уровень 15N в репродуктивных тканях [Семенюк, неопубл.].
в тканях обоих исследованных видов диплопод с возрастом падало соотношение С/N. В этой работе мы применили скорректированные величины 513С и 515N, при вычислении которых учитывалось процентное содержание С и N в тканях, а также соотношение С/N (см. выше). Таким образом, изменение содержания С и N немного влияло на оценку изотопного состава тканей. Но это влияние было незначительным, и использование в анализе нескорректированных величин 513С и 515N не влияло на результаты.
Возрастные изменения соотношения С/N в тканях объясняли 18% внутривидовой дисперсии этого показателя у P. denticulatus и 51% у L. proximus. У P. denticulatus соотношение С/N снижалось преимущественно за счет уменьшения общего содержания углерода в тканях (с 32.2±0.7% на второй-четвертой стадиях до 29.1±2.3% на восьмой), а у L.proximus - за счет увеличения относительного содержания азота (с 5.6±0.2% на пятой стадии до 6.6±0.2% на десятой). Механизмы этих изменений пока мало понятны, но можно предполагать, что увеличение общего содержания азота в телах диплопод может быть связано с накоплением у взрослых животных продуктов азотного обмена. У ряда видов тропических диплопод [Semenyuk, Tiunov, in prep.] мы обнаружили очень высокое содержание азота (до 15-20%) в жировом теле, которое, вероятно, функционирует как внутренняя почка накопления [8]. Возможно, у исследованных нами диплопод также происходит подобное накопление азота. У P. denticulatus снижение общего содержания С в тканях можно предположительно объяснить развитием у взрослых особей мощного, сильно кальцинированного экзоскелета, массовая доля углерода в котором невелика (в молекуле СаС03 на долю углерода приходится всего 12% массы). Еще одной вероятной причиной снижения общего содержания С может быть истощение жировых запасов. На примере коллембол показано, что голодание ведет к снижению величины С/N в тканях, которое сопровождается увеличением 515N [22]. В данной работе была обнаружена достоверная, хотя и слабая, отрицательная корреляция между 515N и соотношением С/N в тканях P. denticulatus (R2 = 0.05, p = 0.032), но не у L. proximus (p = 0.282). Од-
нако, как отмечено выше, соотношение С/N в наших пробах, видимо, во многом объяснялось степенью развития кальцинированного экзоскелета. Лето 2010 г., в течение которого проводились сборы материала, было аномально жарким и сухим, что привело к уходу животных в почву и под кору деревьев, где они пережидали засуху. Возможно, что они при этом не питались, что и привело к увеличению содержания 15N в тканях,характерномудляголодающихживотных[10].
Действительно, в период с мая по октябрь величина 515N в среднем возрастала у обоих видов (у всей выборки в целом), но она существенно меньше зависела от срока отбора проб, чем от физиологического возраста животных. Для P. denticulatus зависимость 515N от срока отбора проб объясняла 18% общей дисперсии, для L. proximus - 6%. Это существенно меньше, чем доля дисперсии, связанной с физиологическим возрастом животных (38 и 9%, соответственно, см. рис. 3 и 7).
$
I
10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 -
(*
*
» * *
*—ггг »
^ = 0,001
7 агр 2 май 27 май 21 ион 16 иол 10 авг 4 сен 29 сен 24 окт 1вноя
Рис. 6. Встречаемость разных возрастных стадий L. proximus в зависимости от срока проведения учета.
у=0,14х-27,19 R2 = 0,094
Возрастная стадия
Рис. 7. Зависимость б13С (А) и 615N (б) от возрастной стадии L. proximus.
Относительная незначительность сезонных, но не связанных с возрастом, изменений изотопного состава диплопод подтверждается анализом динамики 515N и 513С у животных одного возраста в пределах одной площадки. Для этого анализа были выбраны
наиболее полно представленные в сборах L. proximus 9-й стадии и P. denticulatus 8-й стадии на площадке Смешанная (рис 9).
у=-0,23х+6,99 R2 =0,516
—I— 10
Возрастная стадия
Рис. 8. Зависимость соотношения C/N в тканях L. proximus от возрастной стадии.
Таким образом, наше исследование показало, что с возрастом у диплопод происходит увеличение содержания тяжелого азота в тканях. Это увеличение в разной степени выражено у двух исследованных видов, но очевидно, что физиологический возраст крупных и долгоживущих почвенных беспозвоночных должен приниматься во внимание при оценке «характерного» изотопного состава их тканей. Для выяснения механизмов, определяющих сезонные и возрастные измененияизотопногосоставапочвенныхсапрофагов, необходимы дальнейшие исследования в полевых и лабораторных условиях.
Благодарности. Исследование поддержано Программой Президиума РАН «Биоразнообразие» и Российским фондом фундаментальных исследований (проект № 11-04-00948а).
-22
-23
I
Р -24
1C
-25
-23
-27 4 3 2 1
D -1
О P. denticulatus + i_ pnnrirnus
о
о
3=^
;3 = a,D34 2 О
------------
8
а!
е
R = D.107
О
о
= u. IU/ л
______^-§-5
О 0
*
*-
• *
^ = о,ао7
-2 ■
7 апр
27 май
16 ЛОЛ
4 сен
24 окт
Рис. 9. Изотопный состав углерода (а) и азота (б) в тканях Р. denticulаtus 8-й стадии и L. proximus 9-й стадии на площадке Смешанная в зависимости от времени.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Caut S., Angulo Е., Courchamp F. Variation in discrimination factors (A15N and Д13С): the effect of diet isotopic values and applications for diet reconstruction //Journal of Applied Ecology. 2009. V. 46. P. 443-453.
2. Chahartaghi M., Langel R., Scheu S., Ruess L. Feeding guilds in Collembola based on nitrogen stable isotope ratios // Soil Biol. Biochem. 2005. V. 37. P. 1718-1725.
3. DavidJ.-F.,Celerier M.-L., GoeffroyJ.-J. Periods ofdor-mancy and cohort-splitting in the millipede Polydesmus angustus (Diplopoda: Polydesmidae) // Eur. J. Entomol. 1999. V. 96. P. 111-116.
4. DeNiro M. J., Epstein S. Influence of diet on the distribution of nitrogen isotopes in animals // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1981. V. 45. P. 341-351.
5. Enghoff H., Dohle W., Blower J. G. Anamorphosis in millipedes (Diplopoda) - the present state of knowledge with some developmental and phylogenetic considerations // Zoological Journal of the Linnean Society. 1993. V. 109. P. 103-234.
6. Henn M.R., Chapela I.H. Ecophysiology of 13C and 15N isotopic fractionation in forest fungi and the roots of the saprotrophic-mycorrhizal divide // Oecologia. 2001. V. 128. P. 480-487.
7. Hishi Т., Hyodo F., Saitoh S., Takeda H. The feeding habitsofcollembolaalongdecompositiongradientsusing stable carbon and nitrogen isotope analyses // Soil Biology and Biochemistry. 2007. V. 39. P. 1820-1823.
8. Hopkin, S. P., Read H. J. The Biology of Millipedes. Oxford: Oxford University Press, 1992. 223 pp.
9. Ikeda H., Kubota K., Kagawa A., Sota T. Diverse diet compositions among harpaline ground beetle species
revealed by mixing model analyses of stable isotope ratios//EcologicalEntomology.2010.V.35.P.307-316.
10. Martinezdel RioC., WolfN., Carleton S.A., Gannes L.Z. Isotopic ecology ten years after a call for more laboratory experiments // Biological Reviews. 2009. V. 84. P. 91-111.
11. MatthewsB., MazumderA. Distinguishingtrophicvaria-tion from seasonal and size-based isotopic (S15N) variation in zooplankton // Canadian Journal ofFisherises and Aquatic Sciences. 2007. V. 64. P. 74-83.
12. McCue M. D. Endogenous and environmental factors influence the dietary fractionation of 13C and 15N in hissing cockroaches Gromphadorhinaportentosa //Physiological and Biochemical Zoology. 2008. V. 81. P. 14-24.
13. McCutchanJ .H.,Lewis W.M., Kendall C., McGrath C. C. Variation in trophic shift for stable isotope ratios of carbon, nitrogen, and sulfur // Oikos. 2003. V. 102. P. 378-390.
14. Minagawa M., Wada E. Stepwise enrichment of 15N along food chains: further evidence and the relation between d15N and animal age // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1984. V. 48. P. 1135-1140.
15. Okuzaki Y., Tayasu I., Okuda N., SotaT. Vertical hetero-geneityofaforestfloorinvertebratefoodwebasindicated by stable-isotope analysis // Ecological Research. 2009. V. 24. P. 1351-1359.
16. Pollierer M. M., Langel R., Scheu S., Maraun M. Com-partmentalization of the soil animal food web as indicated by dual analysis of stable isotope ratios (15N/14N and 13C/12C) // Soil Biology and Biochemistry. 2009. V. 41. P. 1221-1226.
17. Ponsard S., Arditi R. What can stable isotopes (S15N and S13C) tell about the food web of soil macro-invertebrates? // Ecology. 2000. V. 81. P. 852-864.
18. Post D.M.Usingstable isotopes toestimatetrophicposi-tion:models,methodsandassumptions //Ecology.2002. V. 83. P. 703-718.
19. Post D. M., Layman C. A., Arrington D. A., Takimoto G., Quattrochi J., Montana C. G. Getting to the fat of the matter: models, methods and assumptions for dealing with lipids in stable isotope analyses // Oecologia. 2007. V. 152. P. 179-189.
20. Scheu S., Falca M. The soil food web of two beech forests (Fagus sylvatica) of contrasting humus type: stable isotope analysis of a macro- and a mesofauna-dominated community // Oecologia. 2000. V. 123. P. 285-296.
21. SchneiderK., MiggeS.,NortonR.A.,ScheuS., LangelR., Reineking A., Maraun M. Trophic niche differentiation insoilmicroarthropods(Oribatida,Acari):evidencefrom stable isotope ratios (15N/14N) // Soil Biology and Biochemistry. 2004. V. 36. P. 1769-1774.
22. SemeninaE.E., TiunovA. V. Trophicfractionation(S15N) inCollembola dependsonnutritionalstatus:A laboratory experimentandmini-review //Pedobiologia.2011.V.54. P. 101-109.
23. Traugott M., Schallhart N., Kaufmann R., Juen A. The feeding ecology of elaterid larvae in central European arable land: new perspectives based on naturally occurring stable isotopes // Soil Biology and Biochemistry. 2008. V. 40. P. 342-349.
24. Vanderklift M. A., Ponsard S. Sources of variation in consumer-dietS15N enrichment: ameta-analysis // Oecologia. 2GG3. V. 136. P. 169 182.
25. Wehi P. M., Hicks B. J. Isotopic fractionation in a large herbivorous insect, the Auckland tree weta // Journal of Insect Physiology. 2G1G. V. 56. P. 18771882.
26. СеменюкИ.И.,ТиуновА.В.Сходствотрофическихниш диплопод (Myriapoda, Diplopoda) в широколиственном лесу подтверждается изотопным анализом (15N/14N и ^С/1^) // Известия РАН. Сер. Биол. 2G11. № 3. C. 1-9.
27. Тиунов А. В. Стабильные изотопы углерода и азота в почвенно-экологических исследованиях // Известия РАН. Сер. Биол. 2GG7. № 4. С. 475-489.
